第17章-能源与可持续发展

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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向 典例3：能量的转化和转移 例3 学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳
理知识时交流了以下想法，你认为其中错误的是(
)
A．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化 B．热传递改变物体的内能是不同形式的能的相互转化 C．各种形式的能在一定条件下都可以相互转化 D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量 保持不变 [答案] B
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识
2.能源的利用
(1)核能：核
(2)核裂变
裂变 和核 聚变 是获得核能的两种主要形式。
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识 用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。实验表
明，铀核裂变时，还同时放出2～3个中子，放出的中子又可以 轰击其他铀核，使它们也发生裂变。这样，裂变将不断地自行 继续下去，这种现象叫 链式反应 。 (3)原子弹与核反应堆
┃实战演习成高手┃
1．物理学是一门认识世界、改变世界的科学，它的发展对 改变世界的贡献有下列说法，其中不正确的是( )
A．蒸汽机推动了第一次工业革命 B．电磁感应现象使人类社会进入了电气化时代 C．信息技术改变着我们的科技、经济和生活 D．新能源是不可再生的能源，它促进了世界的可持续发展 [答案] D
② 请 写 出 设 计 思 __________________________________________。 路 ：
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第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练 [答案] (1)①使水和沙子吸收相等的热量
②错误：没有控制水和沙子质量相等、初温相同；不足： 没有测量水和沙子温度的仪器
(1)实验方法一的设计如图所示：
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第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练
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第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练 ① 在 实 验 中 ， 加 热 相 同 时 间 的 目 的 是
__________________________________________。
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向
方法点拨 区分能量转化和转移的关键是看能量的存在形式是否发生变 化，若能量的形式没有变化，则是能量的转移，若能量的形式发 生了变化，则是能量的转化，即一种形式的能量转化为其他形式 的能量。
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第11章能源与可持续发展┃ 实战演习成高手
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向 (1)路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时？ (2)已知太阳能电池板的面积为0.5 m2 ，每平方米平均收集
功率为1.5 kW，若太阳光照射10小时能使路灯正常工作5天，求 太阳能电池板光电转化效率。
(2)①天平、温度计(秒表) ②在两个相同的金属盒内，加
入初温与质量均相同的水和沙子，用酒精灯加热至相同的末温， 比较加热时间，就能比较它们的吸热能力(或在两个相同的金属 盒内，加入初温和质量均相同的水和沙子，用酒精灯加热，使 其升高相同的温度，比较加热时间，就能比较它们的吸热能力)
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识
化石能源
煤、石油和天然气是由古代的 化石能源是当今人类利用的 动植物在长期的地质变迁中形 主要能源，我国目前利用的 成的，所以称为化石能源 能源中90%以上是煤和石油
生物质能
①由生命物质提供的能量称为 生物质能 生物质能是一个巨大的能源， ②②生物质能是太阳能以化学 人类和动物从植物或其他动 能形式贮存在生物中的一种能 物获取生物质能以维持生命 量形式，它直接或间接来源于 植物的光合作用
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第11章能源与可持续发展┃ 实战演习成高手
[解析] C
目前，可控的核聚变还没有实现。
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第11章能源与可持续发展┃ 实战演习成高手 4．开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发新 能源，我们还应该从节约身边的能源做起，下列符合节约能源 且安全的做法是( )
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第11章能源与可持续发展┃ 实战演习成高手
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第11章能源与可持续发展┃ 实战演习成高手 3．图Z17－4为田湾核电站发电流程图。在核电站的发电过 程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是( ) A．聚变：核能→内能→化学能→电能 B．聚变：核能→内能→机械能→电能 C．裂变：核能→内能→机械能→电能 D．裂变：核能→内能→化学能→电能 [答案] C
原子弹 对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会放出巨大的 核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的
控制链式反应的速度，使核能慢慢地平稳释放出来，便于和平 核反应 利用。能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做核 ， 堆 反应堆 用于核能发电
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识 (4)核聚变 较轻的核结合成较重的核，也能释放能量，这种现象叫做 核聚变。 氢弹就是利用氢核聚变制成的。氢弹是一种比原子弹威力 更为巨大的核武器。 3．太阳能的利用
[答案] 核裂 电 可再生
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向 典例2：太阳能的利用及其效率 例2 有一种太阳能路灯(电路如图Z17－2)，光控开关S1，
白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上与触点b 接触，给路灯供电。时控开关S2，晚上12点前与触点c接触，主 灯发光，晚上12点后与触点d接触，副灯发光。主灯为“24 V 15 W”的节能灯，副灯为“24 V 10 W”的节能灯，平均每天 各工作6小时。
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第11章能源与可持续发展┃ 实战演习成高手 2．如图Z17－3所示是一种利用新能源的路灯，它“头顶” 小风扇，“肩扛”太阳能电池板。这种设计最合理的应用是 ( ) A．小风扇是一个美化城市的时尚装饰 B．小风扇是用来给太阳能电池散热的 C．太阳能电池同时向小风扇和路灯供电 D．小风扇是小型风力发电机，它和太阳能电池共同向路灯 供电 [答案] D
热容为4.2×103 J/(kg·℃)，无烟煤的热值为3.4×107 J/kg。求：
(1)锅炉内水吸收的热量是多少？ (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3)此锅炉的效率是多少？ [答案] (1)6.3×107 J (2)2.04×108 J (3)30.9%
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第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练 第十六、十七章过关测试第22题针对训练 3．同学们做“比较水和沙子的吸热能力”的实验的场景如 图Z17－4所示，他们说该实验有两种探究方法。
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识
(2)可再生能源和不可再生能源
化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得 到补充，所以它们属于 不可再生 能源。
水能、风能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不 断地得到，所以它们属于 可再生 能源。 (3)其他分类
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第11章能源与可持续发展┃ 思维感悟成体系
┃思维感悟成体系┃
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识
┃回眸教材析知识┃
1．能源的分类 (1)一次能源和二次能源
可以 直接 从自然界获得的能 煤炭、石油和天然气是当今世 一次能源 源 界中一次能源的三大支柱 无法从自然界直接获取，必须 电力、煤气、汽油、煤油、焦 二次能源 通过一次能源的消耗才能得到 炭、洁净煤、激光和沼气等 的能源
┃典例精析把方向┃
典例1：能源的分类和利用 例1 目前，核电站只能利用原子________变释放的核能来 发电。现在世界都在关注节能减排问题，太阳能被人们列入使 用的新能源。直接利用太阳能的方式：①太阳能转化成内能， ②太阳能转化成化学能；③太阳能转化成________能。太阳能 是________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
A．冰箱开门后不及时关门 B．白天尽量采用自然光 C．用燃气炉取暖 D．用洗衣机每次洗一件衣服 [答案] B
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第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练
┃试卷讲评针对练┃
第十六、十七章过关测试第4题针对训练
1．下列关于温度、内能、热量和做功的说法中，正确的是( )
A．物体温度降低，内能一定减少
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在开采和使用化石能源时，会排放二氧化碳、二氧化硫、
氮氧化物以及磷、氟、汞、砷、铅等有害物质和粉尘等，这些 有害物质造成的危害主要有 温室 效应、酸雨和对人体的直 接伤害等。
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向
B．物体吸收热量，温度一定升高 C．温度高的物体把温度传给温度低的物体 D．一个物体温度升高，一定是物体对外做了功
[答案] A
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第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练 第十六、十七章过关测试第17题针对训练 2．[2011·鞍山中考] 某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6 kg的无烟煤。已知水的比
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向
W 电＝0.15 kW· h/d×5 d＝0.75 kW· h 电池板光电转化效率 W电 0.75 kW· h η＝ ＝ ＝10% h W光 7.5 kW· (3)太阳能路灯的优点：①采用太阳能电池可以节约电能 主灯和副灯切换工作，也可节约电能 取之不尽等。 ②
第11章能源与可持续发展┃ 试卷讲评针对练 第十六、十七章过关测试第23题针对训练
4．2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、 低污染、低排放为特点的绿色环保技术，来体现“城市，让生活更美 好”的主题。如图Z17－5所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120 L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的 地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P＝1400 W。如果将整 箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5 h。那么： (1)一箱水需要吸收的热量是多少？ (2)热水器的集热器的面积至少要多大？
(1)利用太阳能的四个渠道
①通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草 木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。
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第11章能源与可持续发展┃ 回眸教材析知识 ②通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、
海流等释放出来。
③被海洋吸收，成为海洋内能。 ④被人们直接利用，如太阳能热水器等。 (2)直接利用太阳能的两种方式 ①将太阳能直接转化成内能，如：太阳能热水器等。 ②将太阳能直接转化成电能，如：太阳能电池等。 4．开发新能源和能源利用中的主要污染
②请你指出该同学的设计思路和实验装置中的错误和不足： __________________________________________。
(2)请你设计出第二种实验方法：
① 写 出 该 实 验 方 法 所 需 要 的 测 量 仪 器
__________________________________________。
(3)请举出这种太阳能路灯的两个优点。
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第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向
[答案] (1)主灯一天消耗的电能：W1＝P1t＝15×10－3 kW×6 h ＝0.09 kW· h 副灯一天消耗的电能： W2＝P2t＝10×10－3 kW×6 h＝0.06 kW· h 路灯正常工作一天消耗的电能： W＝W1＋W2＝0.09 kW· h＋0.06 kW· h＝0.15 kW· h (2)一天收集的太阳能： W 光＝Pt＝1.5 kW· h×0.5 m2×10 h＝7.5 kW· h 路灯正常工作 5 天消耗的电能：
③太阳能零排放、无污染、
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Baidu Nhomakorabea
第11章能源与可持续发展┃ 典例精析把方向
[解析] 此题是太阳能向电能转化，存在转化效率的问题， 即转化过程中有能量的损失，转化成了其他形式的能量而不能 被利用。
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方法点拨 此类问题的特点是阅读量大，步骤较多，解决此类问题的关 键是理清题目的脉络，然后利用所学的知识逐步解决。利用率问 题是常见的问题之一，解题时可以类比为机械效率的求解，先确 W有效 定“有用功”和“总功”，然后利用公式 η＝ 计算即可。 W光